構建生物模型培養學生探究能力研究

張慧穎

摘要：新課標指出必須重視學生探究意識和科學學習方法的培養，這樣學生才會形成獨立學習意識和自主學習能力。高中生物作為一門理論和實踐并重的學科，高中生物教育中的生物模型構建能夠幫助學生在構建模型的過程中形成生物思維與生物意識，準確掌握生物學概念。從而簡化與純化生命現象，幫助學生更加順利的掌握知識規律，提高教學有效性。因此生物模型的構建工作成為了新時期素質教育教改的必然工作，其對學生探究能力培養具有十分突出的意義。

關鍵詞：高中生物;生物模型;探究能力;學習興趣

中圖分類號：G633.91 ? 文獻標識碼：A ? 文章編號：1672-9129（2017）16-0205-01

Abstract： the new curriculum standard points out that it is necessary to pay attention to the cultivation of students' inquiry consciousness and scientific learning methods， so that students can form independent learning consciousness and independent learning ability. High school biology is a subject that attaches equal importance to both theory and practice. The construction of biological model in high school biology education can help students form biological thinking and biological awareness in the process of building model， and accurately grasp biological concepts. In this way， the phenomenon of life can be simplified and purified to help students master knowledge rules more smoothly and improve the effectiveness of teaching. Therefore， the construction of biological model has become the inevitable work of the quality reform of education in the new period， which is of great significance to the cultivation of students' inquiry ability.

Key words：high school biology;Biological models;Inquiry ability;Interest in learning

前言：不論是科學學習還是科學探究，模型方法都能夠發揮十分突出的作用。生物作為一門探究生物實質知識的學科，教師有必要讓學生學會模型的建立方法，在構建模型的過程中形成創新思維與生物素養，鞏固與加深對生物學的理解和印象，提升學生的探究能力和探究水平。因此從某種角度來說模型理解和模型構建可以稱之為生物學學習最好的工具之一。

1 模型概念與分類

高中生物對模型是這樣的介紹的：所謂的模型就是一種能夠具有特定目的能夠幫助認知對象清楚了解與概述物體、內容的方式，這種描述有著兩種形式，包括定量形式與定性形式。有的需要利用具體事務與形象化手段落實，有的需要用抽象方式表達。按照種類劃分，模型包括概念、數學以及物理三種模型[1]。

2 構建模型教學實例

2.1概念模型。所謂的概念模型就是通過文字描述的方式概括事物本身的性質。例如每一個章節中的概念圖或是細胞結構特征中的文字、光合作用中能量和物質的變化解釋、達爾文自然學說解釋模型等都是概念模型。

在學完《基因的表達》一課以后，教師可以先帶領學生一同分析該課程的核心概念，幫助學生先制作初步的概念圖。首先明確該課主題并根據主題寫出基因表達一課的核心概念與次要概念。之后將概念放在模型的中央或是頂端，并向四周或向下按照概念的重要性不斷蔓延開來，用連接語和線條鏈接這些概念，詳細流程如下：核心概念：翻譯、轉錄、基因的表達。次要概念：核糖體、密碼子、核糖體RNA、轉運RNA、信使RNA、遺傳信息、氨基酸序列、脫氧核苷酸序列、蛋白質、基因。當然為了進一步培養和調動學生的學習熱情，教師還要讓學生自行予以更多內容的補充，利用所學知識和自己所了解的信息補充模塊知識，進一步提升與強化學生知識網絡構架能力。在專題復習、總復習中學生就可以實現不同章節、不同模塊的有效整合。

2.2數學模型。所謂的數學模型指的是能夠描述系統與系統性質的數學方式，包括函數式、計算公式、曲線圖或是實驗數據制作的餅狀圖、柱形圖。實際上我們翻閱教材能夠發現很多的數學模型，比如生物種群數量增長、豌豆雜交實驗、植物器官生長素濃度反應、酶的活性與PH變化、有絲分裂DNA含量等都能夠看到數學模型的身影。

數學模型的設計流程為：第一步研究與觀察對象，從對象的條件和情況中得出問題。第二步根據數學建模需求提出假設。第三步結合實驗數據應用數學的方式表達事物性質。第四步在觀察和實驗中修正與檢驗模型。以《種群數量的變化》一課為例。在設計種群數量增長數學模型的時候，教師應重點培養學生數學模型分析和設計能力[2]。

首先是觀察需要研究的對象，學生在此過程中需要仔細觀察。此時教師需要提出問題包括細菌種群數量的增長需要如何預測、解釋與描述。

其次展開對問題的假設。建模中的假設為在空間與資源無限的理想條件下，細菌增長是否會受到種群密度限制。理想條件為沒有疾病、沒有天敵、氣候適宜。

隨后利用實驗數據，以數學形式表達模型內容。細菌增殖的特點滿足指數函數的形式進行增長[3]。所以可以用N表示細菌數量，用n代表代數。問題的解決需要十分復雜的計算流程，此時可以用數值運算、邏輯運算、證明定理、畫圖形、解方程方式進行求解。

最后通過進一步的觀察與實驗方式修正和檢驗數學模型的有效性、合理性。通過這個過程使學生進一步的反思，提出除去細菌以外，其他生物種類數量是否和細菌增殖數學模型類似。生物環境與生物增殖的關系到底有哪些關系。

2.3物理模型。所謂的物理模型既以畫圖或是實物的方式表達對象特征，比如制作生態缸、血糖調節模型、DNA分子螺旋結構、染色體變化、生物膜模型、大分子模型、細胞器模型、細胞模型等等。如制作生物膜模型的時候，教師可以讓學生用生活常見的廢舊物品制作模型，用包裹藥丸的球形蠟質盒做磷脂分子頭部，用穿過藥盒的電線或鐵絲作為磷脂分子的尾部。此類物理模型制作簡單，所用材料比較容易獲取。具有創意的制作方式能夠幫助學生對生物膜分子空間結構獲得更加清楚的認知。

結語：模型構建方法需要根據研究任務需求進行選擇，刨除掉非本質的屬性和次要細節，抓住研究現象，明確錯綜復雜的問題關系，從而建立明確化、簡化的模型與問題解決程序，了解生物原型和生物學本質。在科技進步的今天模型正處于動態式的發展過程。不過不論是哪一種模型都需要科學探究的精神與縝密的思維意識。而這些要求恰好與高中生物教育目標相符，其體現的正是生物教育本身的個性與特性。所以教師必須要善用生物模型教學，引導和開發學生的探究意識，這對學生今后的成長有很突出的幫助作用。

參考文獻：

[1]劉芳.淺析模型構建在高中生物教學中的意義[J].學周刊，2015（27）：136.

[2]葉小山.高中生物模型的制作方法研究[J].西部素質教育，2015，1（14）：92-93.

[3]朱徽.高中生物模型建構教學研究與體會[J].考試周刊，2016（A4）：151-152.